摘要：隨著計算機的廣泛普及和應用，操作系統(tǒng)已逐漸成為一些與計算機應用緊密相關的非計算機專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課。面向非計算機專業(yè)的操作系統(tǒng)課程教學需要在教學的內(nèi)容和方法上進行相應調(diào)整。文章在分析非計算機專業(yè)操作系統(tǒng)課程教學現(xiàn)狀的基礎上，對相關教學內(nèi)容和教學方法進行了探討。
　　關鍵詞：非計算機專業(yè)；操作系統(tǒng)；教學內(nèi)容；教學方法
　　
　　操作系統(tǒng)是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中不可或缺的基本系統(tǒng)軟件，了解和掌握操作系統(tǒng)的基本原理、機制和技術將有助于學生更好地在各種操作系統(tǒng)平臺上進行各自專業(yè)領域內(nèi)應用系統(tǒng)的開發(fā)和研究，因而，一些與計算機應用緊密相關的非計算機專業(yè)已逐漸將其作為一門重要的專業(yè)基礎課進行教學[1]。然而，非計算機專業(yè)學生在計算機體系結(jié)構(gòu)等方面的專業(yè)知識相對薄弱，其知識背景與計算機專業(yè)的學生存在一定差別[2]，這就需要在操作系統(tǒng)課程的教學過程中有針對性地設計相關教學內(nèi)容，合理應用各種教學方法，本文將基于實際教學經(jīng)驗對此進行一定探討。
　　1非計算機專業(yè)操作系統(tǒng)課程教學現(xiàn)狀分析
　　盡管操作系統(tǒng)課程的教學對一些與計算機應用緊密相關的非計算機專業(yè)非常重要，但是相對而言操作系統(tǒng)并非這些專業(yè)的核心課程，部分學生在接觸該課程之前可能并不了解其重要性，甚至可能片面地認為該課程僅僅教授如何使用一些常見操作系統(tǒng)，加之操作系統(tǒng)課程本身理論性較強，原理性知識相對比較繁雜，更容易讓學生覺得該課程枯燥乏味，缺乏學習興趣。這就需要授課老師能清楚說明操作系統(tǒng)的重要性，根據(jù)課程中各知識點的內(nèi)在聯(lián)系合理組織教學內(nèi)容，時時注意對學生學習興趣的培養(yǎng)。
　　除了理論教學的開展，操作系統(tǒng)課程教學一般還需要設置必要的實踐環(huán)節(jié)。非計算機專業(yè)學生學習操作系統(tǒng)課程的目的往往是在理解操作系統(tǒng)基本原理的基礎上更好地應用而非開發(fā)操作系統(tǒng)，他們的計算
　　機相關背景知識也相對薄弱，這就使得他們并不是很需要，也很難去完成原來面向計算機專業(yè)學生所設計的一些難度較大、比較深入的實驗內(nèi)容[3]。因此，在設置教學實踐環(huán)節(jié)時，應該相應地對實驗內(nèi)容和要求進行適當調(diào)整以適應非計算機專業(yè)學生的實際需求和客觀情況。
　　通常，操作系統(tǒng)課程的教學是在高級語言程序設計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成原理等先修課程的基礎上進行的。然而，對于非計算機專業(yè)的學生而言，他們對這些背景知識的掌握存在一定不足，部分學生甚至對操作系統(tǒng)教學中需要掌握的一些最基本的計算機硬件知識都不甚了解，在一定程度上影響了課程教學的順利開展。因而，在面向非計算機專業(yè)的操作系統(tǒng)課程教學中，應該適時地對相關的基礎背景知識進行一些必要的補充和說明。
　　2教學內(nèi)容的合理安排
　　根據(jù)上述分析，在面向非計算機專業(yè)學生進行操作系統(tǒng)課程教學的過程中需要針對性地合理安排理論和實驗教學內(nèi)容，下面筆者將基于實際教學經(jīng)驗從三方面進行探討。
　　2.1有機組織操作系統(tǒng)理論教學內(nèi)容
　　由于非計算機專業(yè)學生一般計算機基礎知識較為薄弱，缺乏對操作系統(tǒng)的準確定位，因此有機組織操作系統(tǒng)課程各章節(jié)的理論知識，讓學生從全局到局部、逐步深入地掌握課程中眾多繁雜的知識點就顯得尤為重要。
　　在操作系統(tǒng)課程開課之初，應首先闡明操作系統(tǒng)在整個計算機系統(tǒng)中的地位和作用，強調(diào)掌握操作系統(tǒng)相關原理對于應用計算機進行專業(yè)領域軟件開發(fā)的重要意義，使學生深刻理解操作系統(tǒng)的資源管理者角色，從整體上把握處理器管理、存儲管理、設備管理以及文件管理這幾個基本功能的內(nèi)涵及其相互關聯(lián)，并將這些功能與課程中各主要章節(jié)建立映射關系，使學生建立學習操作系統(tǒng)就是要學習對各種軟硬件資源進行管理的原理、方法和技術這樣一個全局的意識。
　　在每個章節(jié)的講授中，不僅要細化講解該章節(jié)所關聯(lián)的管理功能是什么？如何實現(xiàn)？還需要根據(jù)情況說明該功能在整個操作系統(tǒng)中與其他管理功能之間的聯(lián)系，從而讓學生既能全局了解操作系統(tǒng)授課內(nèi)容框架又能局部深入掌握課程各個知識點的具體細節(jié)，形成較為完整的、系統(tǒng)的課程知識體系。
　　此外，在結(jié)合課程全局框架和章節(jié)局部細節(jié)講授操作系統(tǒng)中一些普遍適用的基本原理和技術時，還可根據(jù)實際情況聯(lián)系當下流行操作系統(tǒng)的應用及特有實現(xiàn)機制適當進行進一步的展開說明，將較為抽象空洞的理論知識與實際應用相關聯(lián)，以期提高學生的學習興趣。
　　2.2合理設計操作系統(tǒng)實驗教學內(nèi)容
　　由于非計算機專業(yè)學生學習操作系統(tǒng)的目的一般更偏向于更好地理解和應用系統(tǒng)，同時考慮到他們在計算機編程等能力上客觀存在的不足，我們在設計操作系統(tǒng)課程的實驗教學內(nèi)容時，需要在難度上有針對性地進行一定調(diào)整。
　　一般操作系統(tǒng)課程的實驗內(nèi)容均與操作系統(tǒng)的幾個核心功能相關，比如進程創(chuàng)建、進程間通信等實驗與處理器管理相關，頁面調(diào)度算法實現(xiàn)與存儲管理相關，文件系統(tǒng)實現(xiàn)與軟件資源管理相關，等等。對于非計算機專業(yè)的學生而言，實驗環(huán)節(jié)設置的目的往往在于加深對操作系統(tǒng)各基本功能實現(xiàn)原理的理解，并能在Linux等流行操作系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)應用程序的編輯、編譯和運行，為其以后應用各種操作系統(tǒng)完成專業(yè)領域的軟件開發(fā)奠定基礎。因此，可以考慮通過簡單模擬的方式降低實驗要求以切合學生實際情況，比如在實現(xiàn)頁面調(diào)度算法的實驗中僅要求學生能根據(jù)給定頁面序列應用不同算法給出頁框使用情況即可。在講解實驗涉及的各個關鍵系統(tǒng)調(diào)用時，應考慮將重點放在對其使用方法的說明而非對其代碼細節(jié)的分析上，比如講解文件系統(tǒng)實現(xiàn)相關系統(tǒng)調(diào)用時，只需簡單給出可填寫的參數(shù)內(nèi)容讓學生能使用該系統(tǒng)調(diào)用完成相關功能即可。此外，對于難度仍然較大，學生難以基于個人能力完全獨立完成的實驗還可考慮給出一些相關程序范例，便于其在模仿中理解學習，使其能真正通過實驗學有所得。
　　2.3適當補充先修課程的相關理論知識
　　由于部分先修課程的缺失和知識背景的差異，部分非計算機專業(yè)學生往往缺乏對計算機系統(tǒng)一些基本知識的必要了解，從而影響其理解和掌握操作系統(tǒng)的某些章節(jié)，因此在操作系統(tǒng)教學過程中需要適當補充操作系統(tǒng)基本原理之外的一些相關知識。
　　比如，非計算機專業(yè)往往沒有開設計算機組成原理這類與計算機硬件緊密相關的專業(yè)課程，導致部分學生缺乏一些基本硬件知識，甚至連計算機的基本組成部分及其作用都不甚了解，這就影響了他們對操作系統(tǒng)為何以及如何管理各個硬件資源的理解。因此，面向非計算機專業(yè)學生的操作系統(tǒng)課程教學過程中，需要先對計算機系統(tǒng)的基本常識進行簡要介紹，讓學生了解用于計算、存儲、輸入輸出等相關資源的基本范疇，這才能真正理解作為資源管理者角色的操作系統(tǒng)的內(nèi)涵。此外，在講授某些特定知識點時也需要適當補充相關硬件知識，比如介紹存儲管理原理時最好對地址總線和數(shù)據(jù)總線的概念進行簡短說明，以加深學生對CPU從給出指令邏輯地址到最終獲得指令內(nèi)容并予以運行這一過程的完整理解。
　　又如，非計算機專業(yè)的學生一般沒有匯編語言基礎，這就需要在介紹存儲管理中的地址重定位概念時，向其補充說明一些基本的匯編語言概念和語法，以加深其對指令中邏輯地址向物理地址轉(zhuǎn)換行為的理解。
　　3教學方法的靈活應用
　　在合理安排教學內(nèi)容的基礎上，多種教學方式和方法的靈活選擇與應用也是取得良好教學效果的重要保證。在教學方式上，可以采用課堂提問和討論、課后網(wǎng)絡交流、推薦參考資料等方式，如在講解管理功能細節(jié)之前進行引導性提問，讓學生思考為什么要有這個管理功能，該功能應包括哪些具體的任務以及如何實現(xiàn)這些任務等幾個基本問題，再在授課過程中一一解答這些問題。在教學方法上，可以根據(jù)不同的授課內(nèi)容靈活選用合適的方法進行教學，下面筆者就三種較為常見的教學方法談一談自己的想法。
　　
　　3.1實例教學方法
　　對于較為抽象的操作系統(tǒng)理論知識而言，實例教學方法能較好地幫助學生更形象地理解相關知識點。如在授課之初解釋操作系統(tǒng)資源管理者角色時，可以通過一個具體應用程序完整運行過程的說明讓學生大致形成對各類軟硬件資源管理的具象意識。更具體的說，可以以某多媒體文件的播放為例，說明從用戶的角度而言，僅通過雙擊指定文件即可觀看該多媒體文件；而從操作系統(tǒng)的角度而言，為了完成用戶的這一任務處理需求，需要通過文件系統(tǒng)管理功能實現(xiàn)從硬盤上按名讀取文件內(nèi)容，需要通過處理器管理功能為相關程序建立進程并將其投入運行，同時需要控制其運行過程中對CPU等資源的調(diào)度使用，需要通過存儲管理功能將程序和待處理數(shù)據(jù)存入內(nèi)存適當位置并實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換，需要通過設備管理功能將解碼后的音頻和視頻輸出到揚聲器和顯示屏以供用戶觀看。這樣，學生就能通過實例對操作系統(tǒng)各章節(jié)所涉及的主要資源管理功能及其聯(lián)系有一個較完整的感官認識，有助于進一步深入學習各管理功能的實現(xiàn)細節(jié)。
　　3.2類比教學方法
　　類比也是操作系統(tǒng)課程中的一種常見教學方法，多用于某個新知識點的教學當中，主要通過將新知識與一些學生所熟知的事物建立類比聯(lián)系的方式以有效地促進學生對新知識的準確理解。這里的類比對象可以是學生已經(jīng)掌握的知識點，也可以是現(xiàn)實世界中的生活情境。比如，在講解信號量及PV操作的內(nèi)涵時，可以將其與停車場車位管理相聯(lián)系[4]，說明可以用信號量代表車位資源，值為正數(shù)即有車位，值為負數(shù)即車位已滿且有相應數(shù)值的車輛在停車場外排隊等候，而車輛進出停車場的行為則分別與P、V操作對應，即在需要駛?cè)霑r根據(jù)信號量的值是否為正判斷是直接進入停車場占用車位還是在外等候，在需要駛出時根據(jù)信號量的值是否為負判斷該車駛出停車場后是否放行一輛等候車輛。這樣，學生就能通過類似的生活情境相對容易地理解課本上原本抽象的概念和描述。
　　3.3比較教學方法
　　比較教學方法與類比不同，它往往在學生已經(jīng)學習了某些知識點之后使用，主要用于對相關知識點的回顧性總結(jié)，更傾向于用一種對比的方式讓學生通過多維比較其異同點以加深對各知識點的掌握。比如，在學習多種處理器調(diào)度算法后可以引導學生從算法復雜性、效率性能、適用場景等方面進行比較，在學習分區(qū)、頁式、段式等基本存儲管理方式后可以引導學生從重定位方法、內(nèi)存分5g0TKh6odX5+zxJ3Il+O6HmDxJIbeWnoOVY4i4jffXc=配方式、信息保護手段等方面進行比較，在學習多種I/O控制方式之后引導學生從硬件要求、設備并行程度等方面進行比較，等等。就筆者個人體會，在應用比較教學方法之后，往往能使學生對所學知識點的印象更為深刻，能從多個維度更深入地把握知識點，形成較為立體的知識體系。
　　4結(jié)語
　　非計算機專業(yè)學生在計算機體系結(jié)構(gòu)等方面的專業(yè)知識相對薄弱，需要針對性地安排教學內(nèi)容和應用各種教學方法，筆者基于實際教學經(jīng)驗對此進行了一定探討，提出應根據(jù)非計算機專業(yè)學生的特點有機組織理論教學內(nèi)容，合理設計實驗教學內(nèi)容，適當補充先修課程知識，同時還結(jié)合操作系統(tǒng)的具體授課內(nèi)容討論了實例、類比、比較等教學方法的靈活應用。
　　參考文獻：
　　[1]